空中無人飛艇的建模與控制方法研究.pdf

1、該文以中國平流層通信平臺(tái)的預(yù)研項(xiàng)目為背景,對項(xiàng)目第一階段的驗(yàn)證飛艇,即空中無人飛艇的建模和控制問題展開了研究.作為研究控制問題的基礎(chǔ),飛艇數(shù)學(xué)模型的建立是必要和關(guān)鍵的,這對于控制策略的制定、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都有著重要意義.考慮到在飛艇研制的初期,缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),所以該文采用機(jī)理分析的方法,在詳細(xì)分析飛艇受力情況的基礎(chǔ)上,依據(jù)理論力學(xué)原理和運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的幾何關(guān)系分別建立了飛艇的動(dòng)力學(xué)方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,共同組成了完整的六自由度非線性運(yùn)動(dòng)方程作為

2、飛艇的動(dòng)態(tài)模型,并且對該模型進(jìn)行了線性化和分組處理,以作為研究飛艇控制問題的基礎(chǔ).仿真結(jié)果印證了這種處理的正確性.在研究飛艇的控制方案之前,該文對飛艇本身的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了研究,根據(jù)線性化模型分析了飛艇的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能.為了提高系統(tǒng)的魯棒性,該文采用基于LMI的方法對姿態(tài)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并對所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了有約束的多目標(biāo)優(yōu)化.該文以非線性模型為對象,分別設(shè)計(jì)了兩種類型的飛艇定點(diǎn)控制系統(tǒng).其一是采用遺傳算法尋優(yōu)的最短時(shí)間開環(huán)控制系